yüksek fırınlar soba ve sıcak hava hatlarında sıcak ... · yüksek fırın simit hava...

UCTEA Chamber of Metallurgical & Materials Engineers’s Training Center Proceedings Book

920 IMMC 2018 | 19th International Metallurgy & Materials Congress

Yüksek Fırınlar Soba ve Sıcak Hava Hatlarında Sıcak Bölgelerin Elimine Edilmesi

•

Elimination of Hot Spots in Blast Furnace Stoves and Hot Blast Main PipesSüleyman Taşçılar, Çağlar Can

İskenderun Demir ve Çelik A.Ş. Payas/Hatay Türkiye

Abstract

Pig iron production, which is the first phase of steel production, is realized by the reaction of a flow of air introduced under pressure into the bottom of the furnace with a mixture of metallic ore, coke and fluxes in the Blast Furnaces. The necessary melting process in the Blast furnace is carried out by blowing of hot air produced with the help of the hot blast stoves into the furnace through the tuyeres which are located in the furnace body. Heating up of the air up to approx. 1200 degrees Celcius is provided by combustion of Blast Furnace Gas (BFG) and coke gas (COG) inside the stoves. Afterwards the heated air is guided through the hot blast air pipelines into the Blast Furnace. After the hot air is produced in the stoves, it is required that the created hot air does not cool down and the thermal efficiency does not decrease during the transfer to the Blast Furnace, due to this fact, the heat insulation in the stoves and and the hot blast main pipes must be complete and adequate. The internal design of the hot blast stoves and hot blast main pipes are refractory bricks which are resistant to high temperatures. This refractory structure undergoes deformations over a certain period of time which eventually leads to hot spot areas of the pipes. The hot spot areas are detected with the help of a thermal camera and are eliminated by implementing injection with appropriate materials and equipment without causing down-time and the need to perform cold repair.

In order to prevent this and to provide complete thermal insulation, injection material application between Stove and hot blast main pipes outer shell and inner bricks, which has become popular in the World in recent years. This application has also been

applied at Iskenderun Iron and Steel Co. since 2014 (ISDEMIR).

In this study, injection applications to the stoves and hot blast main pipes are explained which are performed at the Blast Furnaces of Iskenderun Iron and Steel Works Corp.

Özet

Yüksek Fırınlarda demir cevheri, sinter ve kok ham maddelerinin ergitilmesi sa lanarak çelik üretiminin ilk safhası olan pik üretimi gerçekle tirilir. Yüksek Fırınlarda gerekli ergitme i leminin yapılması, sobalar yardımı ile üretilen sıcak havanın fırın gövdesine yerle tirilen tüyerlerden fırın içine üflenmesi neticesinde gerçekle tirilir. Sobalarda içine arj edilen kok gazının yanması ile havanın yakla ık 1200 dereceye kadar ısıtılması sa lanır. Daha sonra ısıtılanhava Sıcak Hava hattı borularının (SHH) içinden geçirilmesi ile Yüksek Fırın gövdesindeki tüyerlere yönlendirilir ve buradan da fırın içine üflenir. Sıcakhavanın sobada üretilmesinden sonra Yüksek Fırınata ınması esnasında sıcak havanın so umaması ve ısılveriminin dü memesi istenir, bunun için de Soba gövdesinde ve Sıcak Hava Hattı üzerine ısıizolasyonunun tam ve yeterli olması gerekmektedir. Sobaların ve sıcak hava hattının iç dizaynı yüksek ısıya dayanıklı Refrakterler ile astarlanmaktadır.Refrakter yapı zaman içerisinde deformasyona u rayarak zırhta sıcak bölgelerin olu masına neden olmaktadır. Burada zamanla olu an sıcak noktalar duru ve so uk tamir gerektirmeden termal kamera ile tespit edilerek, uygun malzeme ve ekipman ile enjeksiyon yöntemi kullanılarak elimine edilmektedir. Bu çalı mada skenderun Demir ve Çelik A. .( SDEM R) Yüksek Fırınlarda Sobalar ve Sıcak hava

TMMOB Metalurj i ve Malzeme Mühendisleri Odas ı Eğ i t im MerkeziBildir i ler Kitab ı

92119. Uluslararas ı Metalurj i ve Malzeme Kongresi | IMMC 2018

hatlarına yapılan enjeksiyon uygulamalarıanlatılmaktadır.

1.Giri

Yüksek fırınların ana girdisi olan kok ve sinter malzemelerinin fırının içerisinde yanmasını ve pik haline gelmesini sa layan ana girdi, Yüksek Fırınsobalarında üretilen Sıcak Havadır. Sıcak hava üretimi yapılan sobalar Yüksek fırının yan tarafındakonu lanmı olan ünitelerde (Fırının üretim kapasitesine göre seçilmi farklı tiplerde 3 veya 4 adet üniteden olu maktadır) elde edilir.

Resim 1. SDEM R 4 Nolu Yüksek Fırın Sobaları

Yüksek fırın içerisine üflenen sıcak hava, yüksek fırınsobalarının yanma kamarasında yüksek fırından geri atık olarak kullanılan yüksek fırın gazı ve kok gazıyardımıyla ısıtılan havanın checker kamarasındakiözel ekilli ve yapılı refrakter tu laları içerisinde muhafaza edilmesi ( Alumina-Silika bazlı tu lalar) ile ilk a ama (Isıtma modu) sıcak hava üretimi gerçekle tirilir. Akabinde muhafaza edilen sıcakhavanın belli periyotlarda depolandıktan sonra ters üfleme (Üfleme modu) ile checker tu laları arasındangeçirilerek ve oradan da soba ile yüksek fırın arasındasıcak havanın ta ındı ı özel yapılmı sıcak hava hattıboruları yardımıyla fırının içine üflenmesi sa lanır.Burada önemli olan sobaların içerisinde 1200 o Cdereceye kadar çıkarılan sıcak havanın Yüksek fırınata ınırken minumum ısı kaybı ile ta ınması ve fırınıniçine üflenmesidir.

Bunu için soba gövdesinde veya sıcak hava hattıüzerinde çe itli sebeplerden dolayı olu abilecek(Sobanın veya sıcak hava hattının ya lanmasındandolayı olu an deformasyonlar, sobaların so umae ilimine girmesi, grevler v.s. gibi nedenlerle soba veya sıcak hava hattı içindeki özel yapılı tu lalarındökülmesi veya yerinden oynaması/ayrılması)

deformasyonların etkin ekilde kapatılması ve sıcakhavanın ısı kayıplarının olu mamasıhedeflenmektedir.

Resim 2. Tipik Yüksek Fırın Çalı ma Prensibi

Bunu önlemek için de olu an deformasyonlardan sıcak havanın ısıl veriminin dü mesini engellemek amacıyla, soba ve sıcak hava hattı üzerindeki zırh ve tu la arasına özel bir uygulama ile enjeksiyon i lemi yapılmaktadır.

2. Soba ve Sıcak Hava Hattı Üzerindeki IsıKayıplarının Tespit Edilmesi

Enjeksiyon uygulamaları öncesinde hangi bölgelerde ısı kayıpları olu mu tespit etmek amacıyla soba üfleme modunda iken termal kamera ile sıcaklıkölçümü yapılarak zırh üzerindeki enjeksiyon yapılacak noktalar tespit edilmektedir.

Resim 3. Örnek Olarak; Yüksek Fırın Gövdesi SHH Simit Üstünde Tespit Edilen Yüksek Sıcaklık

338 oC



Resim 4. Örnek Olarak; Yüksek Fırın SHH Cross-Over Üstünde Tespit Edilen Yüksek Sıcaklık 451

oC

Malzemenin zırhın altında hangi yönde ilerledi i ve bo lukların ne kadar ve hangi yönde doldu ununtespiti örnek olarak a a ıdaki termal kamera görüntüsü ile anlık olarak izlenmekte ve uygulama hakkında anlık karar alma süreci olu maktadır, bu da uygulamanın en büyük avantajı olarak söylenebilir. A a ıdaki resimde örnek olarak 3 Nolu yüksek fırınsimit sıcak hava hattına yapılan enjeksiyon uygulamasından termal kamera görüntüsü verilmi tir. Enjeksiyon malzemesi uygulandıkça zırh altındakisıcak bölgelerin görüntüsü koyula maktadır ve malzemenin gitti i yön seçilebilmektedir. (Ok yönünde görülmektedir.)

Resim 5. 3 Nolu Yüksek Fırın Simit Bölgesinde Yapılan Enjeksiyon Uygulaması Anlık Termal

Kamera Görüntüsü

Resim 6. Örnek Olarak; 3 Nolu Yüksek Fırın Simit Bölgesinde Yapılan Enjeksiyon Uygulaması Öncesi Tespit Edilen Sıcak Noktalar

3. Enjeksiyon lemi Hazırlıkları

Enjeksiyon i lemine ba lamadan önce hazır olarak 20 kg’lık plastik kovalarda temin edilen Refrakter izolasyon harç malzemeleri (Tipik olarak; Alumina-Silica kimyasal içeri e sahip, dü ük termal iletkenlik, yüksek sıcaklı a dayanıklı, mekanik direnci yüksek, termal ok direnci yüksek fiber içerikli plastik harç malzemesi) sahaya çekilir.

Resim 7. Hazır Kovalarda Temin Edilen zolasyonHarç Malzemesi

Bu hazır olarak temin edilen harç malzemesini zırhüzerinde açılan deli e arj etmek amacıyla yeterli basıncı (yakla ık 5-10 bar) sa layan pompalama makinesi sahaya getirilir ve uygun kota yerle tirilir.

Resim 8. SDEM R’de kullanılan Örnek Enjeksiyon Pompalama Makinaları

TMMOB Metalurj i ve Malzeme Mühendisleri Odas ı Eğ i t im MerkeziBildir i ler Kitab ı

92319. Uluslararas ı Metalurj i ve Malzeme Kongresi | IMMC 2018

Bu i lemlerden sonra enjeksiyon uygulamasınınyapılaca ı noktanın tespiti ve zırh üstünde yeterli büyüklükte ihtiyaca göre ortalama 1-2 inç çapındaman on deliklerinin açılması sa lanır.

Resim 9. Soba Zırhının Üzerine Açılmı Örnek Delikler

4. Enjeksiyon lemi Yapılması ve Uygulama Örne i

Enjeksiyon uygulama örne i için 4 Nolu Yüksek fırın2 nolu soba seçilmi tir.

Resim 10. 4 Nolu Yüksek Fırın 2 Nolu Soba Cross-Over Bölgesi

4 Nolu Yüksek fırın 2011 yılında devreye alınmıolup 4 adet dı tan yanmalı soba ile sıcak hava üretilerek yüksek fırın içerisine arj edilmektedir. 2016 Ekim ayında, 2 nolu sobada sıcak havanınbiriktirildi i bölme ve sıcak havanın kok gazı yardımıile ısıtıldıktan sonra üflendi i bölme arasında bulunan Cross-Over ara ba lantı hattında 369 oC – 451 oCarasında sıcaklık yükselmesi tespit edilmi tir.

Resim 11. Cross-Over Üstünde Yüksek SıcaklıkTespit Edilen Yerlerin Termal Kamera Görüntüsü

4 nolu yüksek fırın 2 nolu soba cross-over datarafında 1 adet, deniz tarafında 1 adet ve cross over üst bölgesine 1 adet olacak ekilde devamlı olarak uygulama yaptı ımız yöntem kullanılarak 2 inç’lik man on delikleri açılmı tır.

Resim 12. Cross-Over Üstünde Açılan Man onDeliklerinin Temsili Yerleri

1. a amada: Deniz tarafında bulunan (1 nolu) man ondan enjeksiyon i lemi gerçekle tirilerek üst man ondan malzeme çıkıncaya kadar enjeksiyon i lemine devam edilmi tir. Malzeme üst man ondan(2 nolu) çıktı ı anda enjeksiyon i lemi durdurulmu tur. 1000 kg enjeksiyon malzemesi kullanılmı tır.

Resim 13. Açılan Man on Deliklerinden Enjeksiyon Malzemesi Gelmesi



2. a amada: Deniz tarafındaki (1 nolu) man onakörleme yapılarak üst tarafta bulunan (2 nolu) man ona ba lantı yapılmı tır da tarafında bulunan (3 nolu) man ondan malzeme çıkıncaya kadar enjeksiyon i lemine devam edilmi tir. 1100 kg enjeksiyon malzemesi kullanılmı tır.

3. a amada: Üst taraftaki (2 nolu) man ona körleme yapılmı tır. Da tarafında bulunan (3 nolu) man onaba lantı yapılarak enjeksiyon i lemine devam edilmi tir. Makine zorlanmaya ba ladı ındaenjeksiyon i lemi sona erdirilmi tir. 1000 kg enjeksiyon malzemesi kullanılmı tır.

Toplamda 3100 kg enjeksiyon malzemesi kullanılarakenjeksiyon i lemi tamamlanmı tır.

5. Enjeksiyon lemi Sonrası Sıcaklık Kontrolü

Uygulama öncesinde cross-over bölgesinde ölçülen sıcaklıklar 369 oC – 451 oC ‘leri bulurken uygulama sonrası 4. Yüksek Fırın i letme ekipleri ile birlikte termal kamera ile yapılan sıcaklık ölçümlerinde sıcaklıkların 100 °C ‘lere dü tü ü gözlemlenmi ve uygulamanın ba arılı ekilde gerçekle tirildi isonucuna ula ılmı tır.

Resim 14. Enjeksiyon lemi Sonrası Termal Kamera le Sıcaklık Ölçülmesi

Bu a amadan sonra sıcaklık kontrolleri periyodik olarak yapılmakta ve aylık olarak termal kamera ile yapılan ölçümler neticesinde yakla ık 6 ayınsonunda sıcaklıkların 250 derecelere yükseldi iölçülmü ve tekrar enjeksiyon uygulamasıyapılmı tır. Periyodik olarak ölçülen sıcaklık ölçüm de erleri a a ıdaki tabloda gösterilmektedir. Ayrıca, sıcaklık yükseli ini gösteren grafik de a a ıdadır.

Resim 15. Periyodik Olarak Ölçülen SıcaklıkÖlçüm De erleri Tablosu

Resim 16. Periyodik Olarak Ölçülen SıcaklıkÖlçüm De erleri Grafi i

6. Sonuç ve De erlendirme

SDEM R’de soba ve sıcak hava hatlarına özel malzeme temini ile enjeksiyon uygulamaları 2015 yılında ba lanmı tır. Uygulamalar SDEM R ‘de faaliyette olan 2 -3- 4 nolu Yüksek Fırınlara ait 11 adet soba ve bunlara ba lı Sıcak hava hatlarında,Yüksek fırın Simit hava hatları bölgesinde ve ihtiyaç duyuldu unda fırın gövdelerinde yapılmaktadır.

Ayrıca, yüksek sıcaklıklarda yapılması zorunlu bakımfaaliyetlerinde; fırın, shh, soba v.s. so uma prosesi beklenmeden müdahele edilebilmekte ve arada olu abilecek uzun zaman kayıplarının önüne geçelebilmekte ve üretimin süreklili i sa lanmaktadır.

Yüksek Fırın i letme artları dü ünüldü ünde, üfleme sıcaklıklarının yüksek olması istenmekte ve sıcaklıkkayıplarının oldu u bölgelerde hızlı ve etkin çözüm olarak enjeksiyon uygulamaları ba arılı ekildeyapılmaktadır.

yüksek fırınlar soba ve sıcak hava hatlarında sıcak ... · yüksek fırın simit hava...

Documents